Мультитести – Тренувальний мультитест (13 варіант)

ТЕМА: Вступ. Хімічний склад, структура і функціонування клітин. Реалізація спадкової інформації. Структура та функціонування еукаріотичних клітин.

В основі завдання наведено опис органели. Треба вказати її ознаку, назву й розпізнати на електронній мікрофотографії.

В описі наведено такі особливості: основними функціями цієї органели є накопичення, хімічні зміни й пакування в пухирці синтезованих речовин.

Також  вона забезпечує синтез деяких полісахаридів. Зокрема, у рослинних клітинах забезпечує утворення структурних компонентів клітинної стінки.

Описано комплекс Гольджі, що є одномембранною органелою. Структурними компонентами є мембранні мішечки, які можна розпізнати на позначеній цифрою 1 електронній мікрофотографії.

Правильна відповідь – 1; 1; 1.

ТЕМА: Організм людини як біологічна система. Опорно-рухова система.

Для виконання завдання треба знати будову скелета людини: відділи й кістки – їхні складники.

Скелет людини поділений на такі відділи: череп, хребет із грудною кліткою, пояси кінцівок і скелети вільних кінцівок.

Складником пояса верхніх кінцівок є ключиця, вільної верхньої кінцівки – променева, пояса нижніх кінцівок – клубова, вільної нижньої кінцівки – мала гомілкова кістка.

Зайвою в переліку кісток є грудина, яка є складником грудної клітки.

Правильна відповідь – 1-Г; 2-В; 3-А; 4-Б.

ТЕМА: Біорізноманіття. Різноманітність, поширення, значення тварин.

Завдання скеровано на перевірку вміння встановити належність тварини до певної групи.

Восьминіг гігантський є представником молюсків, гідра прісноводна – кишковопорожнинних. П’явка медична належить до кільчастих червів, а муха хатня – членистоногих.

Правильна відповідь – 1-Б; 2-В; 3-Д; 4-А.

ТЕМА: Біорізноманіття. Різноманітність рослин. Розмноження рослин.

В основі завдання подано зображення рослин, які належать до різних груп. Треба їх розпізнати й увідповіднити із групою, до якої належить рослина.

Позначена цифрою 1 рослина належить до плаунів – це плаун булавоподібний.

Цифрою 2 позначено сосну звичайну, яка утворює шишки, має хвою. Тобто є представником голонасінних.

Цифрою 3 позначено хвощ польовий, який належить до хвощів.

Рослина, позначена цифрою 4, має квітку й плід – це суниця, яка належить до покритонасінних рослин.

У завданні немає зображення представника мохів.

Правильна відповідь – 1-В; 2-Г; 3-Б; 4-Д.

ТЕМА: Вступ. Хімічний склад, структура й функціонування клітин. Реалізація спадкової інформації. Обмін речовин і перетворення енергії.

У завданні треба увідповіднити процес обміну речовин, який відбувається в клітинах листків рослин, із його біологічною роллю.

Світлова фаза забезпечує фотосинтез енергією, тобто під час неї утворюються НАДФН й АТФ.

Під час темнової фази фотосинтезу відбувається синтез вуглеводів.

Безкисневий етап дихання (гліколіз) забезпечує розщеплення глюкози, а кисневий етап – подальше окиснення піровиноградної кислоти.

Гідроліз целюлози до глюкози відбувається під час підготовчого етапу енергетичного обміну, про який у завданні не йдеться.

Правильна відповідь – 1-Д; 2-Г; 3-В; 4-Б.

ТЕМА: Основи екології і еволюційного вчення. Основи еволюційного вчення.

Для розв'язання завдання треба знати форми філогенезу.

Однією з форм філогенезу є дивергентна еволюція, унаслідок якої з одного виду утворюється кілька.

Основними чинниками такого видоутворення є природний добір, ізоляція, мутаційна мінливість, популяційні хвилі, дрейф генів.

Дії цих чинників неминуче ведуть до того, що різні популяції дедалі більше відрізняються від вихідного виду.

На певному етапі накопичені відмінності стають такими істотними, що зумовлюють утворення нових видів.

У такий спосіб усі види одного роду, роди в межах родини, родини в межах ряду утворюються внаслідок дивергенції від одного спільного виду.

Отже, наведений факт в умові завдання є наслідком дивергенції.

Правильна відповідь – А.

ТЕМА: Основи екології та еволюційного вчення. Екосистеми.

Для розв'язання цього завдання треба знати послідовність, у якій особини одного виду, їхні рештки або продукти життєдіяльності слугують об’єктом живлення для організмів іншого, а саме закономірності розташування організмів у ланцюгах живлення.

У пасовищному трофічному ланцюгу (ланцюгу виїдання) основу становлять автотрофні організми (продуценти).

Наступною ланкою є консументи, які їх споживають. До цієї групи належать рослиноїдні тварини, хижаки.

Поміж поданих видів лише представники виду малина лісова (рослина) належать до продуцентів.

Правильна відповідь – В.

ТЕМА: Організм людини як біологічна система. Видільна система.

В основі завдання наведено таблицю, у якій схарактеризовано первину і вторинну сечу. Для розв'язання завдання  треба вказати правильну комбінацію для заповнення пропусків у таблиці.

Сечу нирки продукують безперервно. Цей процес відбувається у два етапи: спочатку утворюється первинна сеча, а потім – вторинна (концентрована) сеча.

Структурними елементами нирки є нефрони. Вони складаються з капсули й системи канальців.

У капсулі під тиском відбувається фільтрація рідини з крові до порожнини капсули. Рідину, що утворюється, називають первиною сечею. Добовий об'єм первинної сечі в людини становить 100−180 л.

У канальцях нефрона відбувається реабсорбція, унаслідок якої в кров повертаються вода, молекули глюкози, амінокислот, частина неорганічних йонів. Сечу, що утворилася внаслідок цього, називають вторинною.

Добовий об'єм вторинної сечі становить 1,5–2 л.

Тож правильною є комбінація: цифрою 1 позначено 100–80 л, цифрою 2 – система канальців нефрона, цифрою 3 – фільтрація.

Правильна відповідь – Г.

ТЕМА: Організм людини як біологічна система. Травна система.

Слинні залози забезпечують травлення в ротовій порожнині, куди відкриваються їхні протоки.

Правильна відповідь – А.

ТЕМА: Організм людини як біологічна система. Дихальна система.  

В основі завдання наведено рисунок моделі, яка демонструє механізм роботи дихальної системи людини, та опис до неї. Потрібно проаналізувати  твердження щодо зображеної моделі й визначити їхню правильність.

Висновки щодо  моделі можна зробити на основі знань будови й функціонування дихальної системи.

Трахея  – дихальна трубка, яка у верхній частині грудної порожнини розгалужується на два бронхи – правий і лівий.

Бронхи – частина повітроносних шляхів, які заходять до легень. Заходячи в легені, бронхи багаторазово галузяться на дрібніші бронхи, які врешті переходять у найдрібніші кінцеві трубочки – бронхіоли.

Бронхіоли переходять в альвеолярні ходи, що закінчуються легеневими пухирцями – альвеолами.

Стінки альвеол утворені одношаровим епітелієм, а їхня порожнина заповнена повітрям. Легені не мають власних м’язів, тому вдих і видих здійснюються внаслідок дихальних рухів: скорочення або розслаблення дихальних м’язів, які змінюють об’єм грудної порожнини.

У здійсненні дихальних рухів насамперед беруть участь міжреберні м’язи й діафрагма – непарний м’яз, який розділяє грудну й черевну порожнини й забезпечує розширення легень.

Отже, у цій  моделі еластична мембрана виконує функцію діафрагми, а ділянка 2 скляної трубки – бронха.

Дві гумові кульки є імітацією легень. Унаслідок відтягування еластичної мембрани вниз (імітація скорочення діафрагми) гумові кульки (імітація легень) наповнюються повітрям. Отже, обидва твердження є правильними.

Правильна відповідь – В.

ТЕМА: Організм людини як біологічна система. Кровоносна система.

Для розв'язання завдання треба знати особливості будови кровоносної системи.

Судини кровоносної системи утворюють мале і велике кола кровообігу.

Мале коло кровообігу починається з правого шлуночка серця, з якого венозна кров по легеневих артеріях надходить до легеневих капілярів.

Легеневі капіляри густо обплітають легеневі пухирці, заповнені атмосферним повітрям. Тут відбувається газообмін між організмом і навколишнім середовищем.

Насичена киснем кров набуває ознак артеріальної та по легеневих венах повертається до лівого передсердя.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Організм людини як біологічна система. Гуморальна регуляція.

В умові завдання подано опис гормону, продукованого гіпоталамусом. Цей гормон накопичується в гіпофізі й звідти надходить у кров.

Цей нейрогормон є одним з потужних судинозвужувальних агентів, тому й дістав назву вазопресин.

Друга його назва – антидіуретичний – пов’язана з властивістю впливати на утворення сечі в нирках.

Правильна відповідь – А.

ТЕМА: Організм людини як біологічна система. Нервова регуляція.

В основі завдання наведено схему будови рефлекторної дуги, на якій цифрою 1 позначено рецептор, цифрою 5 – робочий орган.  Треба вказати рядок, у якому правильно зазначено складники 2, 3 й 4.

На рисунку зображено тринейронну рефлекторну дугу, на якій цифрою 2 позначено чутливий нейрон, по якому нервовий імпульс надходить до вставного нейрона (цифра 3).

Від вставного нейрона нервовий імпульс по руховому нейрону, який позначено цифрою 4, надходить до робочого органу.

Отже, рядок, у якому правильно зазначено складники 2, 3 й 4 позначено буквою Г.

Правильна відповідь – Г.

ТЕМА: Біорізноманіття. Різноманітність, поширення, значення тварин.

Для розв'язання завдання треба розпізнати зображену на марці тварину – пінгвіна.

Пінгвін має обтічну форму тіла, яке вкрите своєрідним пір’ям із характерним розподілом білого й чорного забарвлення; на голові вирізняється дзьоб, немає вушних раковин; крила ззовні нагадують ласти, є плавальні перетинки між пальцями задніх кінцівок.

Тобто пінгвін є представником птахів.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Біорізноманіття. Різноманітність, поширення, значення тварин.

Представники різних груп організмів мають схожі ознаки будови, що є пристосуванням до існування у водному середовищі ­– обтічну форму тіла, органи руху (плавці).

Отже, ці ознаки не можуть бути доказом належності зображеного організму до кісткових риб.

Шкіра всіх риб має залози, що виділяють слиз.

Доказом належності зображеного організму саме до кісткових риб може бути лише наявність зябрових кришок, яких немає в хрящових риб.

Правильна відповідь – А.

ТЕМА: Біорізноманіття. Різноманітність, поширення, значення тварин.

Для розв'язання завдання треба знати загальні ознаки будови представників членистоногих.

Усі представники цієї групи мають сегментоване тіло.

Подібні за будовою групи сегментів формують відділи тіла: голову, груди й черевце.

Тіло членистоногих укрите кутикулою, що відіграє роль міцного зовнішнього скелета.

Міцності кутикулі надає особлива органічна сполука – хітин.

Правильна відповідь – Г.

ТЕМА: Біорізноманіття. Одноклітинні гетеротрофні еукаріотичні організми.

Прісноводні найпростіші – амеба протей, евглена зелена,  інфузорія-туфелька – мають особливі скоротливі вакуолі.

Скоротливі вакуолі забезпечують виведення з клітини надлишків води, регулюючи внутрішньоклітинний тиск.

З водою виводяться і деякі кінцеві продукти обміну речовин.

У паразитичних і більшості морських найпростіших скоротливих вакуоль немає.

Правильна відповідь – А.

ТЕМА: Біорізноманіття. Різноманітність рослин. Розмноження рослин.

Для розв'язання завдання треба знати роль викопних представників спорових рослин в утворенні корисних копалин.

В описі, складеному видатним купцем-мандрівником Марко Поло, ідеться про вугілля.

Вугілля – тверда осадова порода, горюча копалина, утворена внаслідок вуглефікації рослинних залишків минулих геологічних епох. Зокрема викопні представники папоротей утворили поклади вугілля.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Біорізноманіття. Рослини. Вегетативні органи й життєві функції рослин.

В основі завдання наведено опис дослідження і два висновки, які учні й учениці зробили за результатами дослідження. Треба  проаналізувати наведені висновки й визначити, чи є поміж них правильні.

Під час дослідження розрізів цибулин виявили бруньки. Це є доказом того, що цибулина є видозміненим пагоном.

Отже, перший висновок за результатами дослідження є правильним.

Висадивши цілі цибулини в ґрунт, побачили, що з них розвинулися пагони з квітками.

Це свідчить про те, що цибулина забезпечує вегетативне розмноження.

Отже, другий висновок неправильний.

Правильна відповідь – А.  

ТЕМА: Біорізноманіття. Водорості.

Полісахариди можуть відкладатись у клітинах. У клітинах більшості рослин накопичується крохмаль, тварин і грибів – глікоген.

Ці запасні сполуки є резервом поживних речовин.

Хітин – структурний полісахарид, який є складником клітинної стінки грибів й утворює покрив членистоногих.

У клітинах бурих водоростей відкладається особливий полісахарид – ламінарин, назва якого походить від назви одного з представників бурих водоростей – ламінарії.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Біорізноманіття. Віруси. Віроїди. Пріони.

З-поміж наведених у відповідях захворювань лише грип і поліомієліт мають  вірусну природу, а туберкульоз і ботулізм – захворювання, спричинені бактеріями.

І лише поліомієліту властивий перебіг, описаний в умові.

Поліомієліт – гостре інфекційне захворювання, спричинене поліовірусом. Хвороба здатна перебігати з ураженням ЦНС, з виникненням паралічів.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Закономірності спадковості та мінливості. Селекція організмів. Біотехнологія.

Напрямом сучасної біотехнології є генна інженерія – сукупність способів, методів і технологій отримання рекомбінантних РНК і ДНК, виділення генів з організму (клітин), здійснення маніпуляцій із генами й уведення їх в інші організми.

Отже, цей напрям біотехнології стосується досліджень перебудови генотипу.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Закономірності спадковості та мінливості. Закономірності мінливості організмів.

В основі завдання наведено інформацію про зміни форми й розмірів головної частини тіла дафнії, які зумовлені впливом зовнішніх чинників.

Такі зміни мають пристосувальний характер до періодичних коливань показників середовища існування.

Отже, описане явище є проявом модифікаційної мінливості.

Правильна відповідь – Г.

ТЕМА: Вступ. Хімічний склад, структура і функціонування клітин. Реалізація спадкової інформації. Збереження і реалізація спадкової інформації.

В основі завдання наведено схему біологічного процесу – транскрипції, що забезпечує синтез молекули РНК з використанням молекули ДНК як матриці.

Упродовж цього процесу РНК-полімераза роз’єднує дві нитки ДНК й рухається вздовж лише однієї з них.

Вона розпізнає нуклеотиди ДНК й уключає в молекулу РНК комплементарні до них РНК-нуклеотиди.

Треба пам’ятати, що замість тимідилового (Т) нуклеотиду молекули ДНК до молекули РНК входить урациловий (У).

Правильна послідовність мономерів, позначених цифрами 1, 2, 3, 4 відповідно до принципу комплементарності –УАГЦ.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Закономірності спадковості та мінливості.

Це завдання є третім із завдань, які поєднано одним стимулом.

Для виконання завдання треба проаналізувати наведену наукову інформацію щодо генетичного захворювання людини – хвороби Тея – Сакса, яке спричинене мутацією гена HEXA.

У завданні подано твердження учня й учениці, які обговорювали наведену інформацію. Треба проаналізувати твердження й оцінити їхню правильність.

Учень висловив судження, що локус гена, пов’язаного з розвитком захворювання, міститься в аутосомі. Учень має рацію тому, що локус цього гена міститься в 15-й хромосомі, яка в людини є аутосомою.

Водночас учениця помиляється, коли зауважує, що причину цього захворювання можна виявити за допомогою світлової мікроскопії, адже захворювання є генетичним.

Правильна відповідь – А.

ТЕМА: Вступ. Хімічний склад, структура і функціонування клітин. Реалізація спадкової інформації. Структура та функціонування еукаріотичних клітин.

Це завдання є другим із-поміж трьох завдань, які поєднано одним стимулом.

Для виконання завдання треба проаналізувати наведену наукову інформацію щодо генетичного захворювання людини – хвороби Тея – Сакса, яке спричинене мутацією гена HEXA.

Цей ген кодує фермент гексозамінідазу А, яка міститься в лізосомах.

Лізосоми є одномембранними органелами, які не містять власної спадкової інформації й утворюються в комплексі Гольджі.

Правильна відповідь – Г.

ТЕМА: Вступ. Хімічний склад, структура і функціонування клітин. Реалізація спадкової інформації. Хімічний склад клітини.

Це завдання є першим із-поміж трьох завдань, об'єднаних одним стимулом.

Для виконання завдання треба проаналізувати наведену наукову інформацію щодо генетичного захворювання людини – хвороби Тея – Сакса, яке спричинене мутацією гена HEXA.

Цей ген кодує фермент гексозамінідазу А. Ферменти – біологічні каталізатори.

Отже, гексозамінідаза А виконує в клітині каталітичну функцію.

Правильна відповідь – В.

ТЕМА: Вступ. Хімічний склад, структура і функціонування клітин. Реалізація спадкової інформації. Хімічний склад клітини.

Для розв'язання завдання треба знати елементний склад організмів.

Найбільше в організмах органогенних хімічних елементів, сумарна масова частка яких в організмі становить близько 98 %. До них належать Карбон, Гідроген, Оксиген і Нітроген.

На діаграмі відображено масові частки (%) хімічних елементів в організмі людини. На ній пропущений підпис хімічного елемента, масова частка якого становить 18 %. Зрозуміло, що він належить до групи органогенних хімічних елементів.

З-поміж зазначених у відповідях умову завдання задовольняє Карбон.

Правильна відповідь – В.

ТЕМА: Вступ. Хімічний склад, структура і функціонування клітин. Реалізація спадкової інформації.

Для розв'язання завдання спочатку треба розпізнати об’єкти, зображені на рисунку.

Цифрою 1 позначено клітину, цифрою 2 – тваринний організм, цифрою 3 – одноклітинний евкаріотичний організм.

Клітина (об’єкт 1) та тваринний організм (об’єкт 2) є біологічними системами різних рівнів організації, тож твердження І є неправильним.

Твердження II є правильним, бо об’єкт 3 є одноклітинним організмом і його можна водночас розглядати на двох різних рівнях організації живої природи – клітинному й організмовому.

Правильна відповідь – Б.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Вираження кількісного складу розчину (суміші).

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(m(\mathrm{CH_4})+m(\mathrm{C_3H_8})=30\ \text{г}\)
\(M(\mathrm{CH_4})=16\ \text{г/моль}\)
\(M(\mathrm{C_3H_8})=44\ \text{г/моль}\)
\(V(\mathrm{CH_4})+V(\mathrm{C_3H_8})=22,4\ \text{л}\)
\(V_m(\mathrm{CH_4})=V_m(\mathrm{C_3H_8})=22,4\ \text{л/моль}\)

Знайти:
\(w(\mathrm{H})\ -\ ?\)

Розв’язання

Відповідь: 20.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач із визначення формул сполук. Визначення формули речовини: комбіновані задачі.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(n(\mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\mathrm{N}_p)=2\ \text{моль}\)
\(n(\mathrm{CO_2})=8\ \text{моль}\)
\(n(\mathrm{H_2O})=11\ \text{моль}\)
\(n(\mathrm{N_2})=1\ \text{моль}\)

Знайти:
\((x+y+p)\ -\ ?\)

Розв’язання

Відповідь: 16.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Вираження кількісного складу розчину (суміші).

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(m(\mathrm{Mg(OH)_2})+m(\mathrm{MgCO_3})=49\ \text{г}\)
\(M(\mathrm{MgCO_3})=84\ \text{г/моль}\)
\(V(\mathrm{CO_2})=1,12\ \text{л}\)
\(V_m(\mathrm{CO_2})=22,4\ \text{л/моль}\)

Знайти:
\(w(\mathrm{MgCO_3})\ -\ ?\)

Розв’язання

Із хлоридною кислотою реагують і магній гідроксид, і магній карбонат, однак карбон(IV) оксид утворюється лише внаслідок реакції з магній карбонатом:

Відповідь: 10.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Вираження кількісного складу розчину (суміші).

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати криві розчинності солей у воді й обчислювати масу розчину за даними щодо його складників.

За кривою розчинності рубідій нітрату за \(60\ ^\circ\text{С}\) у воді масою \(100\ \text{г}\) можна розчинити сіль масою \(200\ \text{г}.\) Якщо для приготування розчину використали воду масою \(90\ \text{г},\) то в ній розчинили сіль масою \(180\ \text{г}:\)

Маса розчину дорівнює сумі мас розчинника й розчиненої речовини й становить \(270\ \text{г}.\)

Відповідь: 270.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за формулами речовин: комбіновані задачі.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати хімічні формули й застосовувати розуміння взаємозв’язку між кількістю (моль), масою і молярною масою речовини.

Знайти:
\(n(\mathrm{O})\ -\ ?\)

Розв’язання

Відповідь: 2.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за формулами речовин: комбіновані задачі.

Завдання скеровано на перевірку розуміння взаємозв’язку між кількістю (моль), масою й об’ємом речовини, умінням застосовувати закон Авогадро.

Дано:
\(V(\mathrm{H_2})=56\ \text{л}\)
\(V_m(\mathrm{H_2})=22,4\ \text{л/моль (н. у.)}\)
\(M(\mathrm{H_2})=2\ \text{г/моль}\)

Знайти:
\(m(\mathrm{H_2})\ -\ ?\)

Розв’язання

Відповідь: 5.

ТЕМА: Загальна хімія. Речовина. Якісні реакції на катіони й аніони.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати реакції йонного обміну між електролітами у водних розчинах і прогнозувати зовнішні ефекти їхнього перебігу.

Умову завдання задовольняють натрій карбонат (В) в посудині \(1,\) нітратна кислота (Г) в посудині \(2,\) барій гідроксид у посудині \(3.\)

Унаслідок дії на натрій карбонат \((1)\) нітратної кислоти \((2),\) виділяється вуглекислий газ \((\uparrow).\) А внаслідок дії на натрій карбонат \((1)\) барій гідроксиду \((3)\) утворюється осад \((\downarrow).\) барій карбонату.

Унаслідок дії на нітратну кислоту \((2)\) натрій карбонату \((1)\) виділяється вуглекислий газ \((\uparrow).\) А внаслідок дії на нітратну кислоту \((2)\) барій гідроксиду \((3)\) відбувається реакція нейтралізації без візуально помітних змін.

Унаслідок дії на барій гідроксид \((3)\) натрій карбонату \((1)\) утворюється осад \((\downarrow)\) барій карбонату. А внаслідок дії на барій гідроксид \((3)\) нітратної кислоти \((2)\) відбувається реакція нейтралізації без візуально помітних змін.

Узагальнено:

Відповідь: 1В, 2Г, 3Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Оксигеновмісні органічні сполуки. Альдегіди.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних властивостей алканів й альдегідів, уміння прогнозувати продукти реакцій за їхньою участю.

Унаслідок ізомеризації пентану (1) утворюється \(2,2\text{-диметилпропан}\) (Г).

Унаслідок дегідрування \(2\text{-метилпропану}\) (2) утворюється \(2\text{-метилпропен}\) (А).

Унаслідок часткового окиснення бутаналю (3) утворюється бутанова кислота (Д).

Відповідь: 1Г, 2А, 3Д.

ТЕМА: Органічна хімія. Природні й синтетичні високомолекулярні речовини. Полімерні матеріали.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті реакції полімеризації алкенів як послідовного приєднання їхніх молекул за місцем подвійного зв’язку:

Відповідь: Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Нітрогеновмісні органічні сполуки. Аміни.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних властивостей аніліну, уміння порівнювати їх із хімічними властивостями бензену.

Анілін у воді виявляє слабші основні властивості, ніж амоніак. Це зумовлено впливом електронодефіцитного бензенового кільця на аміногрупу, унаслідок чого електронна густина на ній зменшується.

Бензен стійкий до дії брому, розчиненого у воді. Натомість анілін, симетрія розподілу електронної густини у фрагменті \(\mathrm{C_6H_5}\) якого порушена внаслідок впливу аміногрупи, за таких умов із бромом реагує з утворенням білого осаду \(2,4,6\text{-трибромоаніліну}:\)

Відповідь: Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Вуглеводи.

Завдання скеровано на перевірку знання формул найважливіших вуглеводів, уміння тлумачити рівняння реакцій за їхньою участю і застосовувати закон збереження маси, на основі якого складають хімічні рівняння.

Умову завдання задовольняє варіант відповіді B. Адже молекула сахарози, формула якої \(\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}\) утворюється з молекули глюкози й молекули фруктози, які мають ту саму молекулярну формулу \(\mathrm{C_{6}H_{12}O_{6}},\) але різняться будовою молекул:

Відповідь: B.

ТЕМА: Органічна хімія. Теоретичні основи органічної хімії. Типи реакцій в органічній хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння тлумачити інформацію, подану в графічній формі, і класифікувати хімічні реакції за участю органічних сполук.

У лівій частині рівняння реакції зображено моделі молекул естеру етилетаноату й води, у правій – етанової кислоти й етанолу. Тобто йдеться про реакцію гідролізу естеру з утворенням відповідних карбонової кислоти та одноатомного спирту.

Відповідь: B.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Спирти. Феноли.

Завдання скеровано на перевірку знання фізичних і хімічних властивостей оксигеновмісних органічних речовин – одно-, триатомного спирту, фенолу.

З-поміж наведених варіантів відповіді правильним є варіант Б – унаслідок гідролізу жирів утворюються гліцерол і вищі карбонові кислоти. Фенол та етанол не належать до продуктів гідролізу жирів.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Теоретичні основи органічної хімії. Гомологія.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті гомології в органічній хімії і вміння розпізнавати гомологи бензену.

Гомологiя – систематична змiна фiзичних властивостей i подiбнiсть хімiчних властивостей послiдовних членiв гомологiчного ряду. Послiдовний ряд сполук, кожен член у якому вiдрiзняється вiд сусiднього на однаковий атом чи ланку, зокрема на ланку \(\mathrm{CH_2},\) називають гомологічним рядом. Гомологом бензену \(\mathrm{(C_6H_6)}\) є толуен \(\mathrm{(C_6H_5-CH_3)}.\)

Умову завдання задовольняє варіант відповіді Г.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Органічна хімія. Теоретичні основи органічної хімії. Типи реакцій в органічній хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати реакції за участю органічних речовин і розпізнавати реакції різних типів.

Хімічну реакцію між двома речовинами, унаслідок якої утворюється одна сполука, в органічній хімії називають реакцією приєднання.

Умову завдання задовольняє варіант відповіді В:
перетворення \(2\) – реакція приєднання водню до етену: $$ \mathrm{C_2H_4+H_2\rightarrow C_2H_6}; $$ реакція \(3\) – приєднання гідроген хлориду до етену: $$ \mathrm{C_2H_4+HCl\rightarrow C_2H_5Cl}. $$

Відповідь: B.

ТЕМА: Органічна хімія. Теоретичні основи органічної хімії. Органічні речовини: приклади.

Завдання скеровано на перевірку вміння розпізнавати органічні й неорганічні речовини.

З-поміж речовин, назви яких наведено, неорганічною речовиною є кисень. Сахароза, оцтова кислота (карбонова кислота) й етиловий спирт – оксигеновмісні органічні сполуки Карбону.

Відповідь: A.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна реакція. Гідроліз солей.

Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати реакцію середовища водного розчину солі з огляду на її здатність до гідролізу.

Натрій карбонат – сіль сильної основи (натрій гідроксиду) і слабкої карбонатної кислоти. Реакція середовища її водного розчину лужна, тож фенолфталеїн набуде в ньому малинового кольору.

З-поміж солей, назви яких наведено у варіантах відповіді, сіллю сильної основи і слабкої кислоти є барій сульфід, тож середовище його водного розчину лужне, а фенолфталеїн у ньому набуде малинового кольору:

Відповідь: Б.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Основні класи неорганічних сполук. Амфотерні сполуки.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті амфотерності.

Амфотерністю називають здатність деяких хімічних сполук залежно від умов виявляти або осно́вні, або кислотні властивості. З кислотами алюміній гідроксид \(\mathrm{Al(OH)_3}\) реагує як основа, із лугами – як кислота, тобто виявляє амфотерні властивості:

Відповідь: Г.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Основні класи неорганічних сполук. Оксиди.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних властивостей оксидів лужноземельних хімічних елементів і вміння вирізняти їх поміж інших оксидів.

Умову завдання задовольняє кальцій оксид, формула якого \(\mathrm{CaO}.\) Кальцій оксид реагує з водою з утворенням кальцій гідроксиду, а з бромідною кислотою – з утворенням солі й води:

Відповідь: A.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Метали й неметали. Загальні відомості про неметалічні елементи й неметали.

Завдання скеровано на перевірку знання фізичних і хімічних властивостей амоніаку й гідроген хлориду.

Гідроген хлорид й амоніак добре розчиняються у воді, тому додавання навіть незначної її кількості зумовить зменшення кількості цих газів у колбах і приведе до зниження тиску в них.

Середовище водного розчину амоніаку лужне, тому фенолфталеїн набуде в ньому малинового забарвлення.

Середовище водного розчину гідроген хлориду кисле, тому фенолфталеїн у ньому залишиться безбарвним.

Тож правильним із-поміж наведених є лише перше твердження.

Відповідь: A.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Метали й неметали. Загальні відомості про металічні елементи та метали.

Завдання скеровано на перевірку знання відмінностей у взаємодії сульфатної кислоти різної концентрації з металами й уміння прогнозувати продукти реакцій залежно від активності металу й концентрації кислоти.

У завданні йдеться про дуже розведений водний розчин сульфатної кислоти й метал середньої активності – залізо. Продуктами цієї реакції є сіль – ферум(ІІ) сульфат і водень:

Відповідь: A.

ТЕМА: Хімічна реакція. Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати рівняння оборотних реакцій і застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування напрямку зміщення хімічної рівноваги.

Система, що перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.

Проаналізувавши наведене в умові завдання рівняння реакції можна дійти висновку, що перебіг прямої реакції – синтезу сульфур(VI) оксиду – відбувається з виділенням теплової енергії.

Тобто підвищення температури (В) має бути скомпенсоване зміщенням хімічної рівноваги вліво, адже розкладання сульфур(VI) оксиду – ендотермічний процес, під час якого теплота поглинається.

Щодо інших варіантів відповіді: з огляду на мольні (а отже й об’ємні) відношення газів збільшення концентрації сульфур(VI) оксиду (А) і зменшення концентрації кисню (Б) зміщуватиме хімічну рівновагу ліворуч.

Тиск сульфур(IV) оксиду й кисню сумарною кількістю речовини \(3\ \text{моль}\) вищий за тиск сульфур(VI) оксиду, кількість речовини якого за рівнянням реакції становить \(2\ \text{моль}.\) Тому підвищення тиску приведе до зміщення хімічної рівноваги праворуч.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Хімічна реакція. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті відновлення як приєднання електронів до атомів чи йонів.

Катіони – позитивно заряджені йони. Відновлення відбувається внаслідок приєднання електронів, унаслідок цього ступінь окиснення хімічного елемента зменшується.

Цю умову задовольняє варіант відповіді A – приєднання електрона до катіона Купруму (2+), який унаслідок цього перетворюється на катіон Купруму (+).

Відповідь: A.

ТЕМА: Хімічна реакція. Класифікація хімічних реакцій за кількістю і складом реагентів і продуктів.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічної реакції, на якій ґрунтується добування кисню з гідроген пероксиду, і вміння класифікувати хімічні реакції за кількістю і складом реактантів і продуктів.

Рівняння реакції добування кисню з гідроген пероксиду таке:

Складна речовина гідроген пероксид \(\mathrm{H_2O_2}\) розкладається на складну речовину воду \(\mathrm{H_2O}\) й просту речовину кисень \(\mathrm{O_2}.\) це реакція розкладу.

Відповідь: A.

ТЕМА: Речовина. Реакції йонного обміну.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті електролітичної дисоціації та умов необоротності реакцій йонного обміну між електролітами у водних розчинах, уміння прогнозувати перебіг цих реакцій за допомогою таблиці «Poзчинність ocнов, амфотерних гідроксидів, кислот і солей у воді за \(20–25\ ^\circ\text{C}».\)

Умову завдання задовольняє пара йонів \(\mathrm{Ag^+}\) і \(\mathrm{Cl^-.}\) Адже вони взаємодіють у розчині з утворенням нерозчинної солі, формула якої \(\mathrm{AgCl}:\)

Тому кількості цих йонів, а відповідно й кількості речовин цих йонів, зменшаться, бо йони з розчину перейдуть до складу нерозчинної солі.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Речовина. Суміші речовин. Види сумішей.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати текстову й графічну інформацію, розрізняти чисті речовини, неоднорідні суміші, розчини – істині й колоїдні.

За результатами аналізу рисунка й наведених варіантів відповіді можна дійти висновку, що зображено випарювання водного розчину калій хлориду. Унаслідок нагрівання такого розчину у фарфоровій чашці за допомогою спиртового пальника вода випаровується, а калій хлорид кристалізується.

Водний розчин калій хлориду є істинним, оскільки це стійка рівноважна система частинок двох речовин – води і калій хлориду. Розміри молекул води, катіонів Калію і хлорид-аніонів не перевищують \(10^{-7}\ \text{см.}\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Речовина. Кристалічні ґратки.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати фізичні властивості речовини й визначати за ним тип кристалічних ґраток у ній.

Кристалічні ґратки – модель, за допомогою якої описують внутрішню будову кристалів. Точки кристалічних ґраток, у яких розташовані частинки, називають вузлами кристалічних ґраток. Природа частинок у вузлах кристалічних ґраток та сили взаємодії між частинками визначають тип ґраток: атомні, молекулярні, йонні.

Фенол – речовина молекулярної будови. Унаслідок слабких зв’язків між молекулами фенолу він має порівняно невисоку температуру плавлення і характерний запах, бо молекули фенолу дифундують у повітря внаслідок руйнування міжмолекулярних зв’язків.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Будова атома й періодична система хімічних елементів. Групи й підгрупи хімічних елементів.

Завдання скеровано на перевірку вміння характеризувати хімічні елементи за їхнім місцем у періодичній системі.

А наведено символи хімічних елементів, що належать до різних груп:

Б поміж цих елементів немає галогенів \((\mathrm{F, Cl, Br, I, At}).\)

В поміж цих елементів є металічний – \(\mathrm{Sn}\) (проста речовина – олово), напівметалічний \(\mathrm{Sb}\) (проста речовина – напівметал стибій), неметалічні – \(\mathrm{Si}\) та \(\mathrm{S}\) (прості речовини силіцій і сірка відповідно).

Г валентності елементів у вищих оксидах \(\mathrm{SnO_2;\ SiO_2}\) однакові лише в Силіцію і Стануму – \(\mathrm{IV.}\) Валентність Стибію у вищому оксиді \(\mathrm{Sb_2O_5\ –\ V,}\) а Сульфуру у вищому оксиді \(\mathrm{SO_3\ –\ VI}.\)

Відповідь: Б.

ТЕМА: Будова атома й періодична система хімічних елементів. Нукліди.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати будову атомів хімічних елементів.

Нуклід – це різновид атомів або йонів з однаковим масовим числом (кількість нуклонів) та атомним номером (кількість протонів).

Нуклідним символом називають символ нукліда елемента, біля якого зазначено атомний номер як лівий підрядковий, а масове число – як лівий надрядковий індекс.

Нуклони – це протони й нейтрони. Нейтронне число \(N\) (кількість нейтронів у ядрі) дорівнює різниці між масовим \(Z\) і протонним \(A\) числами: $$ N=A-Z. $$

Умову завдання задовольняє варіант відповіді В.

Відповідь: B.

ТЕМА: Метали й неметали. Загальні відомості про неметалічні елементи й неметали. Загальні відомості про металічні елементи й метали.

Завдання скеровано на перевірку вміння виявляти причиново-наслідкові зв’язки між хімічною активністю простих речовин і поширеністю їх як форми існування хімічного елемента в природі.

Прості речовини – це речовини, які складаються з атомів одного хімічного елемента. Прості речовини Натрію, Фосфору, Флуору мають порівняно високу реакційну здатність.

Фтор – найактивніший із неметалів, реагує з більшістю простих і складних речовин.

Натрій – представник лужних металів, які вирізняються високою хімічною активністю – реагують із водою, киснем тощо.

Хімічний елемент Фосфор утворює кілька простих речовин. Білий фосфор здатний до самозаймання, червоний менш активний, але також реагує з багатьма речовинами. Тому в природі Фосфор поширений у формі складних речовин.

У природі Фосфор є складником різних сполук, як-от апатити, фосфорити, фосфоліпіди тощо.

Молекула азоту – простої речовини Нітрогену – дуже стійка, тому реакційна здатність азоту низька. Саме тому Нітроген поширений у природі у формі простої речовини – азоту \((\sim 78\ \text{% повітря}),\) також міститься в складних речовинах.

Відповідь: A.

ТЕМА: Квантова фізика. Елементи теорії відносності. Атом та атомне ядро. Період піврозпаду.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння закону піврозпаду.

Основний закон радіоактивного розпаду: $$ N=N_0\cdot 2^{-\frac tT}, $$ де \(N\) ‒ кількість ядер радіонукліда, що залишились у зразку через час \(t;\) \(N_0\) ‒ початкова кількість ядер; \(T\) ‒ період піврозпаду.

Визначімо, скільки ядер ізотопу залишилося: \begin{gather*} N=8\cdot 10^{10}\cdot 2^{-\frac{3\ \text{год}}{1\ \text{год}}},\\[6pt] N=8\cdot 10^{10}\cdot \frac 18=1\cdot 10^{10}. \end{gather*}

Можемо визначити, скільки ядер розпалося:

За умовою під час розпаду кожного з цих ядер вивільнилася енергія \(W_1=5\ \text{МеВ},\) отже, можна визначити загальну енергію \(W,\) яка виділилася протягом \(3\ \text{год}:\)

Відповідь: 56.

ТЕМА: Коливання і хвилі. Електромагнітні коливання і хвилі. Формула Томсона.

Завдання скеровано на перевірку розуміння і вміння застосувати формулу Томсона до різних електричних схем з різними з’єднаннями пристроїв.

Період \(T\) вільних електромагнітних коливань у коливальному контурі визначаємо за формулою Томсона: $$ T=2\mathbf{\pi}\sqrt{LC}, $$ де \(L\) ‒ індуктивність котушки, \(C\) ‒ електроємність конденсатора (батареї конденсаторів).

Запишімо формулу для обчислення періоду коливань, коли ключ \(K\) розімкнутий, і коли його замкнули.

Коли ключ розімкнутий, то струм проходитиме лише через конденсатор з електроємністю \(C_1\) і котушку: $$ T_1=2\mathbf{\pi}\sqrt{LC_1}. $$

Коли ж ключ замкнути, то струм піде і через конденсатор з електроємністю \(C_2,\) і через конденсатор з електроємністю \(C_3.\) У цьому разі треба визначити загальну електроємність \(C_\text{заг}\) батареї конденсаторів, що з’єднані на поданій в умові схемі паралельно:

Формула для періоду коливань матиме вигляд: $$ T_2=2\mathbf{\pi}\sqrt{LC_\text{заг}}. $$

Запишімо відношення періодів коливань для визначення, у скільки разів збільшився період коливань після того, як ключ замкнули:

\(T_2=3T_1\) ‒ після замикання ключа період коливань збільшився в \(3\) рази.

Відповідь: 3.

ТЕМА: Електродинаміка. Закони постійного струму. Опір провідників.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння поняття електричний опір провідника.

Опір провідника \(R,\) який має незмінний поперечний переріз, дорівнює: $$ R=\mathbf{\rho}\frac lS, $$ де \(\mathbf{\rho}\) ‒ питомий опір речовини, з якої виготовлений провідник; \(l\) ‒ довжина провідника; \(S\) ‒ площа поперечного перерізу провідника.

Запишімо, яким був опір мідного дроту до шліфування і після нього (зауважимо, що питомий опір матеріалу, з якого виготовлений дріт, і його довжина під час цього процесу не змінилися): \begin{gather*} R_1=\mathbf{\rho}\frac{l}{S_1}=\mathbf{\rho}\frac{l}{\mathbf{\pi}\left(\frac{d_1}{2}\right)^2},\\[6pt] R_2=\mathbf{\rho}\frac{l}{S_2}=\mathbf{\rho}\frac{l}{\mathbf{\pi}\left(\frac{d_2}{2}\right)^2}=\mathbf{\rho}\frac{l}{\mathbf{\pi}\left(\frac{d_1}{4}\right)^2}, \end{gather*} де \(d_1\) ‒ діаметр дроту до шліфування, \(d_2\) ‒ діаметр дроту після шліфування, а \(S_1=\mathbf{\pi}\left(\frac{d_1}{2}\right)^2\) і \(S_2=\mathbf{\pi}\left(\frac{d_2}{2}\right)^2\) ‒ формули для визначення площі поперечного перерізу дроту.

Обчислімо опір дроту після шліфування:

Відповідь: 4.

ТЕМА: Молекулярна фізика і термодинаміка. Властивості газів, рідин і твердих тіл. Відносна вологість повітря і її вимірювання.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння понять абсолютної і відносної вологості.

Відносна вологість \(\mathbf{\varphi}\) ‒ фізична величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення, і дорівнює поданому у відсотках відношенню абсолютної вологості \(\mathbf{\rho}_\text{а}\) до густини \(\mathbf{\rho}_\text{н.п}\) насиченої водяної пари за цієї температури: $$ \mathbf{\varphi}=\frac{\mathbf{\rho}_\text{а}}{\mathbf{\rho}_\text{н.п}}\cdot 100\ \text{%}. $$

За умовою густина насиченої пари становить \(20\ \text{г/м}^3.\) Це означає, що за цієї незмінної температури в \(1\ \text{м}^3\) може міститися водяна пара масою \(20\ \text{г}.\) Закритий балон має об’єм \(0,5\ \text{м}^3,\) тож у ньому у вигляді пари може міститися водяна пара масою \(10\ \text{г}.\)

Отже, якщо в балоні залишили відкриту посудину з водою і з неї випарувалася вода лише масою \(6\ \text{г}\) (до насичення пари), то в балоні вже була водяна пара масою \(4\ \text{г}:\) \begin{gather*} 10\ \text{г}-6\ \text{г}=4\ \text{г}. \end{gather*}

Тоді можемо сказати, що початкова абсолютна вологість у балоні становила \(8\ \text{г/м}^3,\) адже абсолютна вологість \(\mathbf{\rho}_\text{а}\) ‒ це фізична величина, яка характеризує вміст водяної пари в повітрі й чисельно дорівнює масі водяної пари, що міститься в повітрі об’ємом \(1\ \text{м}^3.\)

Обчислимо початкову відносну вологість повітря в балоні:

Відповідь: 40.

ТЕМА: Механіка. Закони збереження в механіці. Закон збереження енергії в механічних процесах.

Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати знання з різних розділів механіки ‒ руху тіла по колу, другого закону Ньютона й закону збереження механічної енергії.

У нижній точці в положенні рівноваги кульці надають мінімально необхідну швидкість (тобто кулька має кінетичну енергію \(E_{k min}\)), щоб кулька змогла зробити повний оберт у вертикальній площині. Це означає, що кулька підніметься на висоту двох радіусів \(2R\) від початкового положення (тобто володітиме потенціальною енергією \(E_p\)). А також коли вона підніметься у верхню точку, у неї повинна бути певна швидкість, необхідна їй для того, щоб не впасти вертикально вниз, а зробити оберт (тобто у верхній точці у кульки також буде певна кінетична енергія \(E_k\)).

Запишімо закон збереження механічної енергії для кульки на нитці:

\begin{gather*} E_{k min}=E_p+E_k,\\[6pt] \frac{mv^2_{min}}{2}=mg2R+\frac{mv^2}{2},\\[6pt] \frac{mv^2_{min}}{2}=g2R+\frac{v^2}{2},\\[6pt] v^2_{min}=4gR+v^2. \end{gather*}

Оскільки кулька рухається по колу, то модуль швидкості руху кульки у верхній точці можна визначити за формулою $$a_\text{д}=\frac{v^2}{R},$$ де \(a_\text{д}\) ‒ модуль доцентрового прискорення.

Отже,

\begin{gather*} v^2=a_\text{д}R. \end{gather*}

За другим законом Ньютона $$mg=ma_\text{д}\Rightarrow g=a_\text{д}.$$ Тоді \begin{gather*} v^2=a_\text{д}R=gR. \end{gather*}

Визначимо мінімально необхідну швидкість руху кульки:

\begin{gather*} v^2_{min}=4gR+v^2=4gR+gR=5gR,\\[7pt] v_{min}=\sqrt{5gR},\\[7pt] v_{min}=\sqrt{5\cdot 10\ \text{м/с}^2\cdot 0,5\ \text{м}}=5\ \text{м/с}. \end{gather*}

Відповідь: 5.

ТЕМА: Механіка. Основи динаміки. Рух тіла під дією кількох сил.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати рівнодійну всіх сил, що діють на тіло під час руху.

На аеростат і під час опускання, і під час підйому діятимуть дві сили ‒ сила тяжіння і сила Архімеда (за умовою опором повітря можна знехтувати). Зобразимо ці сили на рисунках ‒ спочатку опускання, а потім, після скидання баласту, підйому.

Запишімо другий закон Ньютона у векторній формі і в проєкціях на вісь \(Oy\) для опускання:

\begin{gather*} M\overrightarrow{a}=\overrightarrow{F}_\text{т опускання}+\overrightarrow{F}_A,\\[7pt] Ma=Mg-F_A, \end{gather*} де \(M\) ‒ маса аеростата, \(a\) ‒ прискорення, з яким опускається аеростат, \(g\) ‒ прискорення вільного падіння, \(F_A\) ‒ сила Архімеда.

Запишімо другий закон Ньютона у векторній формі і в проєкціях на вісь \(Oy\) для піднімання:

\begin{gather*} (M-m)\overrightarrow{a}=\overrightarrow{F}_\text{т опускання}+\overrightarrow{F}_A,\\[7pt] (M-m)a=-(M-m)g+F_A, \end{gather*} де \(m\) ‒ маса баласту.

Модуль сили Архімеда залишиться сталим після скидання баласту, тому що об᾽єм \(V\) аеростата під час цього не змінюється: $$F_a=\mathbf{\rho}_\text{повітря}gV=\mathrm{const}.$$

Тож виразімо силу Архімеда в обох ситуаціях і прирівняємо її, так зможемо визначити масу баласту:

розкриємо дужки й виразімо \(m:\)

\begin{gather*} Mg-Ma=Ma+Mg-ma-mg,\\[7pt] m(g+a)=2Ma,\\[6pt] m=\frac{2Ma}{g+a},\\[6pt] m=\frac{2\cdot 250\ \text{кг}\cdot 0,2\ \text{м/с}^2}{9,8\ \text{м/с}^2+0,2\ \text{м/с}^2}=10\ \text{кг}. \end{gather*}

Відповідь: 10.

ТЕМА: Електродинаміка. Електричний струм у різних середовищах.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння особливостей протікання електричного струму в різних середовищах.

1. Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів є напрямленим рухом вільних йонів.

Під час проходження електричного струму через електроліт відбувається перенесення хімічних складників електроліту, вони виділяються на електродах − осідають твердим шаром або виділяються в газуватому стані – відбувається електроліз (1 − В).

2. Напівпровідники за своєю провідністю посідають проміжне місце між провідниками і діелектриками.

Якщо напівпровідник нагріти або опромінити світлом, кількість вільних електронів і дірок збільшиться, відповідно збільшиться і провідність напівпровідника, а питомий опір більшості напівпровідників зменшиться зі збільшенням освітленості (2 − А).

3. Опір металевого провідника залежить не тільки від його геометричних розмірів і речовини, з якої він виготовлений, а й від температури.

Зі зниженням температури хаотичність теплового руху електронів зменшується, амплітуда коливань йонів у вузлах кристалічної ґратки, з якими зіштовхувалися електрони, теж зменшується, а отже, зростає провідність, а опір зменшується.

За температур, близьких до абсолютного нуля, питомий опір стрибком падає до нуля. Це явище назвали надпровідністю (3 ‒ Б).

4. Гази складаються з електрично нейтральних атомів і молекул і за звичайних умов майже не містять вільних носіїв струму, тобто є діелектриками.

А от якщо якось змусити електрон залишити атом, то в газі утворяться позитивні йони й вільні електрони; деякі електрони також можуть приєднатися до нейтральних молекул і атомів ‒ утворяться негативні йони. Цей процес утворення йонів і вільних електронів називають йонізацією. Зокрема, є термічна йонізація, коли енергія, необхідна для йонізації, виділяється під час непружного зіткнення молекул, які за високої температури газу мають велику швидкість (4 ‒ Г)

Відповідь: 1В, 2А, 3Б, 4Г.

ТЕМА: Механіка. Основи кінематики. Рівномірний і рівноприскорений рухи.

Завдання скеровано на перевірку вміння і розуміння, як знаходити напрямок швидкості руху тіла і напрямок прискорення тіл під час різних видів руху.

Напрямок руху тіла визначений напрямком швидкості руху тіла. А напрямок прискорення збігається з напрямком рівнодійної всіх сил, що діють на тіло.

1) Розгляньмо рух снаряда перед падінням на землю. На рисунку зображена відповідна частина траєкторії. Як бачимо, вектор швидкості \(\overrightarrow{v}\) напрямлений по дотичній до вітки параболи. А прискорення \(\overrightarrow{g}\) вільного падіння під час руху снаряда по параболі буде напрямлене завжди вертикально вниз.

Отже, прискорення напрямлене під гострим кутом до напрямку швидкості руху (див. рисунок) ‒ варіант відповіді Г.

2) Кінець годинникової стрілки рухається по колу. Швидкість \(\overrightarrow{v}\) його руху в кожній точці кола напрямлена по дотичній до кола. А доцентрове прискорення \(\overrightarrow{a}_\text{д}\) спрямоване до центра кола (див. рисунок).

Отже, у цьому разі доцентрове прискорення буде напрямлене під прямим кутом до напрямку швидкості руху ‒ варіант відповіді Д.

3) Напрямок рівнодійної \(\overrightarrow{F}\) усіх сил, що діють на снаряд, який рухається всередині ствола гармати під час пострілу, а отже й напрямок прискорення \(\overrightarrow{a},\) збігається з напрямком швидкості \(\overrightarrow{v}\) руху снаряда. Отже, кут між напрямком руху снаряда й напрямком прискорення становитиме нуль, тобто прискорення напрямлене в напрямку швидкості руху ‒ варіант відповіді В.

4) Після вимикання двигуна катер продовжить рухатися в попередньому напрямку і так само буде напрямлений вектор швидкості \(\overrightarrow{v}\) руху катера. Але рівнодійна всіх сил, що діють на катер, діятиме протилежно до напрямку руху катера. Відповідно й прискорення \(\overrightarrow{a}\) матиме такий самий напрямок, як і рівнодійна сил. Рух катера сповільнюватиметься.

Отже, прискорення буде напрямлене протилежно до напрямку швидкості руху – варіант відповіді А.

Відповідь: 1Г, 2Д, 3В, 4А.

ТЕМА: Квантова фізика. Елементи теорії відносності. Світлові кванти. Гіпотеза Планка. Стала Планка. Кванти світла (фотони).

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння шкали електромагнітних хвиль.

Гіпотеза Планка: випромінювання електромагнітних хвиль атомами і молекулами речовини відбувається не безперервно, а дискретно, тобто окремими порціями, енергія \(E\) кожної з яких прямо пропорційна частоті \(\mathbf{\nu}\) випромінювання: \begin{gather*} E=h\mathbf{\nu}, \end{gather*} де \(h\) ‒ стала Планка.

Визначімо, до якого діапазону електромагнітної шкали належить це випромінювання, обчисливши його довжину хвилі \(\mathbf{\lambda}:\) $$ \mathbf{\lambda}=\frac{c}{\mathbf{\nu}}, $$ де \(c\) ‒ швидкість світла у вакуумі.

Отримаємо формулу для обчислення довжини хвилі світла:

\(\mathbf{\lambda}=600\ \text{нм}\) ‒ це довжина електромагнітних хвиль оптичного діапазону, а саме видиме світло (довжина хвилі ‒ \(400–780\) нм) електромагнітної шкали:

Відповідь: B.

ТЕМА: Квантова фізика. Елементи теорії відносності. Атом та атомне ядро. Квантові постулати Бора.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння постулатів Бора.

Модифікацію планетарної моделі запропонував у 1913 р. данський фізик Нільс Бор (1885–1962), який був упевнений, що моделювати будову атома слід із погляду квантових уявлень. Бор припустив існування особливих станів атомів і сформулював два постулати.

Перший постулат Н. Бора (про стаціонарні стани):
атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних (квантових) енергетичних станах, кожному з яких відповідає певне значення енергії; перебуваючи в стаціонарному стані, атом не випромінює енергію.

Другий постулат Н. Бора (про квантові стрибки):

Під час переходу з одного стаціонарного енергетичного стану в інший атом випромінює або поглинає квант електромагнітної енергії.

Відповідно до постулатів Бора атоми газуватих речовин в атомарному стані за підвищених температур випромінюють електромагнітні хвилі чітко визначених частот ‒ їм властивий лінійчастий спектр випромінювання. Лінійчастий спектр кожного елемента характеризується індивідуальним для цього елемента набором частот.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Коливання і хвилі. Оптика. Прямолінійність поширення світла в однорідному середовищі.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння закону прямолінійного поширення світла, а також понять повної тіні і півтіні.

Джерело світла, яке випромінює світло однаково в усіх напрямках і розмірами якого, зважаючи на відстань до місця спостереження, можна знехтувати, називають точковим джерелом світла.

Найкращим прикладом точкових джерел світла є зорі, адже ми спостерігаємо їх із Землі, тобто з відстані, що в мільйони разів перевищує розміри самих зір.

Джерела світла, що не є точковими, називають протяжними джерелами світла.

Повна тінь ‒ це область простору, в яку не потрапляє світло від джерела.

Якщо джерело світла є точковим, тінь від предмета буде чіткою. У цьому разі утворюється тільки повна тінь.

Якщо тіло освітлене протяжним джерелом світла, то утворюється тінь із нечіткими контурами, тобто утворюється не тільки повна тінь, а ще й півтінь.

Півтінь ‒ це область простору, освітлена деякими з наявних точкових джерел світла або частиною протяжного джерела.

Повну тінь і півтінь пояснюють відповідно до закону прямолінійного поширення світла.

Отже, правильна відповідь ‒ Б.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Коливання і хвилі. Механічні коливання і хвилі. Коливання вантажу на пружині.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння процесу коливань тіла на пружині й характеру зміни фізичних величин, які описують ці коливання.

Розгляньмо ту частину періоду незатухаючих горизонтальних коливань тіла (наприклад, візка) на пружині, коли пружина починає стискатися.

У момент, коли візок доходить до положення рівноваги, сила пружності й прискорення дорівнюють нулю, а швидкість руху візка сягає максимального значення.

Потенціальна енергія пружини дорівнює нулю: $$ E_p=0. $$

Кінетична енергія візка максимальна й дорівнює повній енергії системи: $$ E_k=\frac{mv^2_{max}}{2}. $$

Досягнувши положення рівноваги, візок не зупиняється, а внаслідок інертності продовжує рух ліворуч. Пружина починає стискатися, і щораз більша сила пружності гальмує рух візка. Видовження \(x\) пружини збільшується, тому більшатиме й сила пружності, а отже, і прискорення руху візка (за другим законом Ньютона).

Кінетична енергія візка зменшується: $$ E_k=\frac{mv^2}{2}. $$

Потенціальна енергія пружини зростає: $$ E_p=\frac{kx^2}{2}. $$

Повна енергія системи дорівнює сумі кінетичної і потенціальної енергій.

Отже, з усіх наведених у варіантах відповіді фізичних величин меншатиме кінетична енергія тіла ‒ варіант відповіді А.

Відповідь: A.

ТЕМА: Електродинаміка. Магнітне поле, електромагнітна індукція. Правило Ленца.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння природи індукційного струму, а також вміння застосовувати правило Ленца для визначення напрямку індукційного струму.

Правило для визначення напрямку індукційного струму (правило Ленца): індукційний струм, який виникає в замкненому провідному контурі, має такий напрямок, що створений цим струмом магнітний потік перешкоджає зміні магнітного потоку, який спричинив появу індукційного струму.

Щоб з’ясувати, у якому з прикладів А ‒ Г правильно показано напрямок індукційного струму \(i\) в мідному кільці, користуємося алгоритмом:

1. Визначаємо напрямок ліній магнітної індукції \(\overrightarrow{B}\) зовнішнього магнітного поля.

2. З’ясовуємо, посилюється чи послаблюється зовнішнє магнітне поле (тобто збільшується чи зменшується кількість ліній магнітної індукції, що пронизують контур).

3. Визначаємо напрямок магнітної індукції магнітного поля, створеного індукційним струмом \(\overrightarrow{B}_i.\)

4. Визначаємо напрямок індукційного струму.

Розгляньмо рисунок А.

1. Магніт повернутий до кільця північним полюсом. А магнітні лінії поза магнітом виходять із північного полюса \(N\) магніту і входять у південний \(S.\) Отже, лінії магнітної індукції \(\overrightarrow{B}\) зовнішнього магнітного поля у цьому разі напрямлені до кільця.

2. Вертикальна стрілка на рисунку вказує, що магніт рухається до кільця, наближається, тобто зовнішнє магнітне поле посилюється (збільшується кількість ліній магнітної індукції, що пронизують кільце).

3. Це означає, що в кільці виникає індукційний струм такого напрямку, що кільце буде обернене до магніту однойменним полюсом (кільце відштовхуватиметься від магніту), тобто північним \(N,\) що запобігає наростанню зовнішнього магнітного поля: \(\overrightarrow{B}\downarrow\uparrow\overrightarrow{B}_i\) (вертикальні стрілочки вказують на напрямок ліній магнітної індукції).

4. За правилом правої руки визначаємо напрямок індукційного струму в кільці:
орієнтуємо праву руку так, що відігнутий на \(90^\circ\) великий палець вказує на північний полюс кільця, тобто вертикально вгору, тоді чотири зігнуті пальці, які наче обіймають кільце по периметру, укажуть напрямок індукційного струму в кільці. У цьому разі напрямок індукційного струму вказано правильно ‒ проти годинникової стрілки. Отже, варіант А ‒ це правильна відповідь.

Проаналізуймо інші варіанти відповіді, з’ясуймо помилки на рисунках.

Рисунок Б. Магніт наближається до кільця південним полюсом \(S\) ‒ магнітний потік крізь кільце збільшується, отже, магнітне поле, створене індукційним струмом, протидіятиме зовнішньому полю магніту. Кільце буде обернене до магніту однойменним полюсом (кільце відштовхуватиметься від магніту), тобто південним \(S:\) $$ \overrightarrow{B}\uparrow\downarrow\overrightarrow{B}_i. $$

За правилом правої руки визначімо напрямок індукційного струму в кільці:
орієнтуємо праву руку так, що відігнутий на \(90^\circ\) великий палець вказує на північний полюс кільця, тобто вертикально вниз, тоді чотири зігнуті пальці вказують, що напрямок індукційного струму в кільці повинен бути за годинниковою стрілкою, а на рисунку ‒ проти. Отже, варіант Б ‒ неправильний.

Рисунок В. Магніт віддаляється від кільця північним полюсом \(N\) ‒ магнітний потік крізь кільце зменшується, отже, магнітне поле, створене індукційним струмом, підтримуватиме зовнішнє поле, створене магнітом. Кільце буде обернене до магніту протилежним полюсом (кільце притягуватиметься до магніту), тобто південним \(S:\) $$ \overrightarrow{B}\downarrow\downarrow\overrightarrow{B}_i. $$

За правилом правої руки визначаємо напрямок індукційного струму в кільці:
орієнтуємо праву руку так, що відігнутий на \(90^\circ\) великий палець вказує на північний полюс кільця, тобто вертикально вниз, тоді чотири зігнуті пальці вказують, що напрямок індукційного струму в кільці повинен бути за годинниковою стрілкою, а на рисунку ‒ проти. Отже, варіант В ‒ неправильний.

Рисунок Г. Магніт віддаляється від кільця південним полюсом \(S\) ‒ магнітний потік крізь кільце зменшується, отже, магнітне поле, створене індукційним струмом підтримуватиме зовнішнє поле, створене магнітом. Кільце буде обернене до магніту протилежним полюсом (кільце притягуватиметься до магніту), тобто північним \(N:\) $$ \overrightarrow{B}\uparrow\uparrow\overrightarrow{B}_i. $$

За правилом правої руки визначаємо напрямок індукційного струму в кільці:
орієнтуємо праву руку так, що відігнутий на \(90^\circ\) великий палець вказує на північний полюс кільця, тобто вертикально вгору, тоді чотири зігнуті пальці вказують, що напрямок індукційного струму в кільці повинен бути проти годинникової стрілки, а на рисунку ‒ за. Отже, варіант Г ‒ неправильний.

Відповідь: A.

ТЕМА: Електродинаміка. Електричний струм у різних середовищах. Електричний струм у напівпровідниках.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння будови й принципу дії напівпровідникового діода.

У ході вивчення залежності провідності напівпровідників від зовнішніх чинників виявили:

1) на відміну від металевих провідників питомий опір напівпровідників зазвичай зменшується з підвищенням температури (варіант Г неправильний);

2) питомий опір більшості напівпровідників зменшується зі збільшенням освітленості.

Але основна властивість напівпровідникового діода ‒ пропускати електричний струм переважно в одному напрямку.

Якщо напівпровідник містить дві дотичні ділянки з різними типами провідності, то на межі дотику утворюється \(p\text{-}n\text{-}\textbf{перехід},\) який має однобічну провідність.

Напівпровідниковий пристрій, у внутрішній будові якого сформований один \(p\text{-}n\text{-перехід},\) називають напівпровідниковим діодом.

Відповідь: B.

ТЕМА: Електродинаміка. Основи електростатики. Принцип суперпозиції полів.

Завдання скеровано на перевірку розуміння напруженості електричного поля і вміння застосовувати принцип суперпозиції полів.

Якщо електричне поле утворене кількома зарядами, то результувальна сила \(\overrightarrow{F},\) яка діє на пробний заряд із боку системи зарядів, визначається геометричною сумою сил, з якими діють ці заряди на даний пробний заряд: $$ \overrightarrow{F}=\overrightarrow{F}_1+\overrightarrow{F}_2+\dots +\overrightarrow{F}_n. $$

Звідси випливає принцип суперпозиції (накладання) електричних полів: напруженість \(\overrightarrow{E}\) електричного поля системи зарядів у певній точці простору дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створених цими зарядами в цій точці:

Модуль напруженості \(\overrightarrow{E}\) електричного поля, створеного точковим зарядом \(q\) на відстані \(r\) від цього заряду, обчислюють за формулою (\(k\) ‒ коефіцієнт пропорційності): $$ E=k\frac{|q|}{r^2}. $$

Визначімо модулі напруженості, які створюють заряди в точках \(1\) і \(2.\)

Той заряд, що ліворуч від точки \(1,\) створює модуль напруженості: $$ E_{11}=k\frac{|q|}{r^2_{11}}=\frac{k|q|}{1^2}=k|q|, $$ \(r_{11}\) ‒ відстань від заряду ліворуч до точки \(1,\) дорівнює \(1\) клітинці.

Заряд, що праворуч від точки \(1,\) створює модуль напруженості: $$ E_{12}=k\frac{|q|}{r^2_{12}}=\frac{k|q|}{2^2}=\frac{k|q|}{4}, $$ \(r_{12}\) ‒ відстань від заряду праворуч до точки \(1,\) дорівнює \(2\) клітинкам.

Однакові заряди розташовані по різні боки від точки \(1\) на одній прямій. Тож за принципом суперпозиції полів визначімо модуль напруженості \(E_1\) в точці \(1:\) $$ E_{1}=k|q|-\frac{k|q|}{4}=\frac 34k|q|. $$

Відносно точки \(2\) обидва однакові заряди розташовані ліворуч на відстанях трьох і шести клітинок:

Визначімо правильне співвідношення між модулями напруженості \(E_1\) і \(E_2:\)

Відповідь: A.